深度解析MAX8660/MAX8661：高效低功耗PMIC的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，尤其是智能移動設(shè)備，對電源管理的要求越來越高。既要滿足高性能處理器的供電需求，又要盡可能降低功耗以延長電池續(xù)航時間。Maxim推出的MAX8660/MAX8661電源管理IC（PMIC），就是為滿足這些需求而設(shè)計的一款出色產(chǎn)品。今天，我們就來深入剖析這款PMIC的特點、應(yīng)用以及設(shè)計要點。

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產(chǎn)品概述

MAX8660/MAX8661主要用于為智能手機(jī)、PDA、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和其他便攜式設(shè)備中的應(yīng)用處理器（AP）供電。它們集成了四個降壓DC - DC輸出、三個線性穩(wěn)壓器和一個始終開啟的LDO，同時具備豐富的電源管理功能。其中，MAX8661與MAX8660功能基本相同，但缺少REG1降壓穩(wěn)壓器和REG7線性穩(wěn)壓器。

關(guān)鍵特性

• 高效節(jié)能：所有降壓DC - DC輸出均采用快速2MHz PWM開關(guān)和微型外部組件，能自動從PWM模式切換到高效輕載模式，降低工作電流，延長電池壽命。同時，還提供強(qiáng)制PWM選項，可在所有負(fù)載下實現(xiàn)低噪聲運(yùn)行。
• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為2.6V至6.0V，可兼容單節(jié)鋰離子電池、3節(jié)鎳氫電池或5V輸入電源。過壓鎖定功能可保護(hù)設(shè)備免受高達(dá)7.5V的輸入電壓影響。
• 動態(tài)電壓管理：兩個動態(tài)控制的DC - DC輸出為處理器核心和內(nèi)部存儲器供電，可根據(jù)負(fù)載需求動態(tài)調(diào)整電壓，提高電源效率。
• 豐富的保護(hù)功能：具備低電量檢測、復(fù)位輸出等功能，確保系統(tǒng)在各種異常情況下能穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用領(lǐng)域

MAX8660/MAX8661的應(yīng)用非常廣泛，涵蓋了各類便攜式設(shè)備，如PDA、掌上電腦、無線手持設(shè)備、智能手機(jī)、便攜式GPS導(dǎo)航、個人媒體播放器和數(shù)碼相機(jī)等。這些設(shè)備通常對電源的效率、體積和穩(wěn)定性有較高要求，而MAX8660/MAX8661正好能滿足這些需求。

詳細(xì)功能解析

降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器（REG1 - REG4）

• REG1（僅MAX8660）：是一款高效的2MHz電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流可達(dá)1200mA，效率高達(dá)96%。輸出電壓（V1）可通過SET1輸入進(jìn)行選擇，有三種預(yù)設(shè)電壓可供選擇。
• REG2：同樣是2MHz電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流可達(dá)900mA，效率高達(dá)96%。輸出電壓（V2）通過SET2輸入選擇。
• REG3：輸出電壓可通過I2C接口在0.725V至1.800V之間以25mV的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)，默認(rèn)輸出電壓為1.4V（MAX8660/MAX8660A/MAX8661）或1.15V（MAX8660B），輸出電流可達(dá)1.6A。
• REG4：輸出電壓調(diào)節(jié)范圍與REG3相同，默認(rèn)輸出電壓也分為兩種情況，輸出電流可達(dá)400mA。

這些降壓轉(zhuǎn)換器有正常和強(qiáng)制PWM兩種工作模式。強(qiáng)制PWM模式適用于對噪聲要求較高的系統(tǒng)，輸出電壓紋波小，開關(guān)諧波易于過濾，但輕載時功耗較高；正常模式在輕載時效率更高，能根據(jù)負(fù)載需求靈活切換開關(guān)頻率。

線性穩(wěn)壓器（REG5 - REG8）

• REG5：輸出電壓可通過I2C接口在1.700V至2.000V之間以25mV的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)，默認(rèn)電壓為1.8V，輸出電流可達(dá)200mA。
• REG6/REG7：輸出電壓可通過串行接口在1.8V至3.3V之間以0.1V的步長進(jìn)行編程，每個穩(wěn)壓器輸出電流可達(dá)500mA。
• REG8：是一個始終開啟的3.3V LDO，輸入電壓在2.55V（最大欠壓鎖定閾值）至6.0V（最小過壓鎖定閾值）之間時，輸出穩(wěn)定的3.3V電壓，輸出電流可達(dá)30mA。

斜坡率控制（RAMP）

REG1和REG2具有固定的軟啟動斜坡，可消除啟用時的輸入電流尖峰。REG3和REG4的輸出電壓斜坡率可通過連接在RAMP和AGND之間的電阻（RRAMP）進(jìn)行設(shè)置，能靈活控制軟啟動和電壓變化時的斜坡率。

電源排序

MAX8660/MAX8661具有多種使能信號，可靈活控制各個穩(wěn)壓器的啟動順序。一般來說，電源啟動順序為：V8 -> V5 -> V1和V2 -> V3和V4。REG6和REG7通常為外部卡插槽供電，可根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行啟動和關(guān)閉。

電壓監(jiān)控、復(fù)位和欠壓鎖定功能

• 欠壓和過壓鎖定：當(dāng)輸入電壓低于欠壓鎖定閾值（通常為2.35V）或高于過壓鎖定閾值（通常為6.35V）時，設(shè)備進(jìn)入相應(yīng)的鎖定模式，所有穩(wěn)壓器關(guān)閉，I2C寄存器復(fù)位。
• 復(fù)位輸出（RSO）和MR輸入：RSO是一個開漏復(fù)位輸出，連接到應(yīng)用處理器的nRESET輸入。當(dāng)滿足特定條件（如MR為低、V8低于閾值、輸入電壓異常等）時，RSO輸出低電平，使處理器進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。
• 低電量檢測器（LBO, LBF, LBR）：LBO是一個開漏輸出，連接到應(yīng)用處理器的nBATT_FAULT輸入，用于指示電池已被移除或電量耗盡。LBR和LBF監(jiān)控輸入電壓，通過設(shè)置不同的閾值和滯回，可以靈活調(diào)整低電量檢測的靈敏度。

I2C接口

I2C接口用于控制MAX8660/MAX8661的多種功能，如設(shè)置V3 - V7的輸出電壓、將降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置為強(qiáng)制PWM模式、啟用REG3和REG4等。該接口在輸入電壓在欠壓鎖定閾值和過壓鎖定閾值之間時工作，當(dāng)輸入電壓超出該范圍時，I2C寄存器復(fù)位。

設(shè)計要點

輸出電壓設(shè)置

REG1和REG2的輸出電壓可通過SET1和SET2輸入進(jìn)行預(yù)設(shè)，V8固定為3.3V，V3 - V7的輸出電壓通過I2C接口設(shè)置。在強(qiáng)制PWM模式下，REG3和REG4的最小輸出電壓受輸入電壓和最小占空比限制。

電感選擇

電感值的選擇對于降壓轉(zhuǎn)換器的性能至關(guān)重要。可根據(jù)公式 (L{IDEAL}=frac{4 × V{IN } × D times(1 - D)}{I{OUT(MAX) } × f{OSC }}) 計算理想電感值，其中 (D=frac{V{OUT }}{V{IN }}) 。同時，要確保電感的飽和電流和額定最大直流電流滿足要求。

電容選擇

• 輸入電容：用于降低從電池或其他輸入電源汲取的電流峰值，減少開關(guān)噪聲。應(yīng)選擇陶瓷電容，確保其在開關(guān)頻率下的阻抗小于輸入源的阻抗，并滿足輸入紋波電流要求。
• 輸出電容：用于保持輸出紋波小，確?？刂骗h(huán)路穩(wěn)定。陶瓷、聚合物和鉭電容都可使用，其中陶瓷電容的ESR和高頻阻抗最低。

降壓轉(zhuǎn)換器輸出電流

每個降壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流在電氣特性表中有列出，但實際輸出電流會受到多種因素影響，如p通道電流限制閾值、p通道導(dǎo)通電阻、n通道導(dǎo)通電阻、振蕩器頻率、輸入電壓范圍和輸出電壓范圍等?？赏ㄟ^特定公式計算不同條件下的最大輸出電流。

總結(jié)

MAX8660/MAX8661作為一款高效、低功耗的PMIC，具有豐富的功能和出色的性能，適用于各種便攜式設(shè)備的電源管理。在設(shè)計過程中，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇電感、電容等外部組件，設(shè)置輸出電壓和工作模式，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。希望本文能為電子工程師們在使用MAX8660/MAX8661進(jìn)行設(shè)計時提供一些有用的參考。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。